月球正變得微紅,這很可能是地球的錯。最新的研究發現,地球的大氣層可能導致月球生鏽。
鐵鏽,也被稱為氧化鐵,是一種紅色的化合物,當鐵暴露在水和氧氣時會形成。鐵鏽是釘子、大門、大峽谷的紅色巖石,甚至火星上常見的化學反應的結果。根據美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)在加利福尼亞州帕薩迪納市的一份聲明,這顆紅色的行星因其紅色的顏色而得名,這是因為很久以前,它表面的鐵與氧和水結合時形成的鐵鏽。但並不是所有的太空環境都會生鏽,尤其是乾燥、沒有大氣層的月球。
研究報告的主要作者,夏威夷地球物理與行星研究所夏威夷大學助理研究員李帥在報告中說:「這非常令人困惑。」 「月球是一個很容易生鏽的環境。」
2008年,他在研究噴氣推進實驗室關於月球礦物學製圖儀的數據時,他意識到月球兩極的成分與其他部分非常不同。該儀器裝載在印度空間研究組織的月船一號軌道飛行器上。
在執行任務期間,月球礦物學製圖儀探測到月球不同表面反射的光譜,或光的波長,以分析其表面構成。當李帥把焦點放在月球的兩極時,他發現月球的兩極表面有富含鐵的巖石,其光譜特徵與赤鐵礦相匹配。赤鐵礦,通常在地球表面發現,是一種特殊類型的氧化鐵,或鐵鏽,分子式Fe2O3。
「一開始,我完全不相信。以月球目前的條件來看,它不應該存在。」論文的合著者、噴氣推進實驗室的行星地球科學家阿比蓋爾·弗雷曼在聲明中說。「但自從我們在月球上發現了水,人們就一直在猜測,如果水與巖石發生了反應,那麼月球上可能會有更多種類的礦物質。」
到底發生了什麼事?
鐵要變成生鏽的紅色,它需要一種叫做氧化劑的東西,一種像氧這樣的分子,它能從鐵這樣的材料中去除電子。但是太陽的太陽風,一股帶電粒子流,不斷地帶著氫撞擊月球,產生了相反的效果。氫是一種還原劑,或者說是一種向其他分子提供電子的分子。如果沒有這種太陽風的保護,例如將我們的星球屏蔽起來的磁場,月球上就不會生鏽。
根據這份聲明,月球本身沒有大氣層來提供足夠的氧氣,但它有地球大氣提供的微量氧氣。地球上的氧氣沿著被稱為「磁尾」的行星磁場延伸到月球。
根據聲明,地球的磁尾可以一直到達月球的近側,那裡發現了更多的赤鐵礦。更重要的是,每次滿月時,磁尾會阻擋99%的太陽風吹向月球,在月球表面拉起一道臨時的帷幕,讓月球有一段時間生鏽。但是還有一種物質是銹病形成的必要條件:水。
月球上幾乎沒有水,除了在月球背面的隕石坑裡發現的冰凍水,它遠離發現赤鐵礦的地方。但研究人員提出,快速移動的撞擊月球的塵埃顆粒可能釋放鎖在月球表層的水分子,使水與鐵混合。研究人員說,這些塵埃顆粒本身甚至可能攜帶水分子,它們的撞擊可能會產生熱量,從而增加氧化速率。
「這一發現將重塑我們對月球極地地區的認識,」李帥在夏威夷大學的另一份聲明中說。「地球可能在月球表面的演化過程中扮演了重要的角色。」
然而,這些仍然是假設,需要更多的數據來理解月球為什麼會生鏽。更令人驚訝的是,在月球的遠端也發現了少量的赤鐵礦,根據該聲明,對於地球上的氧氣來說,這應該太遙遠,以致無法搭乘行地球的磁尾到達。